[发明专利]基于定子侧模拟电阻的双馈风电场次同步振荡的抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于定子侧模拟电阻的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，方法为：首先建立双馈风电场经串联补偿电容并网的系统模型；然后结合转子侧变换器的控制策略，推导双馈风机并网系统的等效阻抗模型，分析系统的阻尼特性；接着根据双馈风机并网系统阻尼特性的分析结果，确定定子侧模拟电阻的取值，以补偿系统的负阻尼作用；最后将基于定子侧模拟电阻的控制策略应用到双馈风机定子侧变换器的控制中，完成对系统次同步振荡的抑制。本发明能够有效抑制风电场并网系统中的次同步振荡现象，提高了系统的稳定性，并且无需任何附加装置，节约了成本，便于实际工程应用。

技术领域

本发明属于风力发电机稳定性控制技术领域，特别是一种基于定子侧模拟电阻的双馈风电场次同步振荡的抑制方法。

背景技术

在众多可再生能源中，风能具有资源丰富、分布广泛的特点，有较好的经济及社会效益。中国能源发展战略已将大规模开发利用风电作为其重要组成部分。由于风力资源与负荷需求分布不一致，需将风电大容量、远距离得向外输送。串联补偿电容技术具有减小输电线路损耗并同时提高线路输送容量的优点，可作为实现风电大规模外送的技术支撑，但该技术的广泛应用，可能诱发风电场的次同步振荡问题。近年来，国内外已发生多起风电场次同步振荡事故，在造成巨大经济损失的同时，也严重影响了大规模风电基地及外送系统的安全稳定运行。因此，风机串补输电系统的次同步振荡问题引起了国内外学者的普遍关注。

在双馈风电场次同步振荡的抑制方面，当前研究多专注于借助附加阻尼控制器或者FACTS装置，这些方法虽在抑制振荡上具有一定的效果，但通常需要繁杂的参数整定，且抑制效果受到滤波器性能的影响。此外，附加装置的引入增加了单台风机的成本，不利于工程实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高双馈风电场经串联补偿电容并网系统稳定性的基于定子侧模拟电阻的双馈风电场次同步振荡的抑制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于定子侧模拟电阻的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，包括以下步骤：

步骤1、建立双馈风电场经串联补偿电容并网的系统模型；

步骤2、结合转子侧变换器的控制策略，推导双馈风机并网系统的等效阻抗模型，分析系统的阻尼特性；

步骤3、根据双馈风机并网系统阻尼特性的分析结果，确定定子侧模拟电阻的取值，以补偿系统的负阻尼作用；

步骤4、将基于定子侧模拟电阻的控制策略应用到双馈风机定子侧变换器的控制中，完成对系统次同步振荡的抑制。

进一步的，步骤1所述的建立双馈风电场经串联补偿电容并网的系统模型，具体如下：

步骤1.1、根据风能捕获模型得到双馈风机转子转速、输出功率和风速的对应关系；

步骤1.2、在dq坐标系下列写出系统的电磁方程，具体如下：

步骤1.2.1、双馈感应发电机中的定子和转子均采取电动机惯例，正方向为电流流入方向，且旋转方向和电磁转矩正方向相同，根据坐标变换原理，把定子及转子中的电流、电压、磁通变量从三相静止坐标系变换到dq坐标系，得到定转子中的电磁关系为：